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CoNZEBs: Vorschläge zur Kosteneinsparung beim Planen und BauenHans Erhorn | Berliner Energietage | 22.05.2019

Vorschläge zur Kosteneinsparung beim Planen und Bauen

Hans Erhorn Fraunhofer-Institut für Bauphysik


Querauswertung Effizienzhaus Plus

⌂ Kostenvergleich zeigte große Spanne

⌂ > 90% der Projekte lagen zwischen1.500 und 3.000 €/m²NGF

⌂ Scheinbar großesReduktionspotential vorhanden

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

Kos

ten

[€/m

² beh

. NG

F]

Demonstrationsvorhaben EFH + MFH (32 anonymisierte Projekte)

Bruttokosten KG 300 + KG 400Effizienzhaus Plus

2500 €/m² beh. NGF


Das EU H2020-Projekt CoNZEBs⌂ Call EE-13-2016: Cost reduction of new Nearly

Zero-Energy Buildings ⌂ Aufgabe:

⌂ Maßnahmen zur Reduzierung der Planungs- und Konstruktionskosten von neuen Nearly Zero-Energy Buildings (NZEBs)

⌂ Vergleich der Investitionskosten von Gebäuden mit 3 unterschiedlichen Niveaus:⌂ energetische Mindestanforderungen ⌂ NZEBs⌂ energetisch noch hochwertigere Gebäude (beyond NZEBs)

⌂ 4 Länder: Deutschland, Dänemark, Italien und Slowenien⌂ Wissenschaftliche Einrichtungen/Ingenieurbüros und Wohnungsbaugesellschaften⌂ Fokus: Mehrfamilienhäuser (privates Eigentum/Miete/Sozialwohnungen)


Das CoNZEBs-Team

⌂ Forschung/Ingenieurbüros:⌂ Fraunhofer IBP, DE (CO)⌂ Aalborg University/SBi, DK⌂ Kuben Management, DK⌂ ENEA, IT⌂ GI-ZRMK, SI

⌂ Wohnungsbaugesellschaft:⌂ ABG Frankfurt Holding, DE⌂ Danmarks Almene Boliger – BL,

DK⌂ ACER Reggio Emilia, IT⌂ Stanovanjski sklad RS – SSRS, SI


Das EU H2020-Projekt CoNZEBs⌂ Ermitteln der Kostendifferenz NZEB – energetische Mindestanforderungen

(EnEV) anhand von realisierten Gebäuden⌂ Bestimmung eines typischen Mehrfamilienhauses⌂ Festlegung des typischen NZEB Energiekonzepts⌂ Entwicklung von alternativen NZEB-Energiekonzepten die zu geringeren

Investitionskosten führen (Solution Sets)⌂ Bewertung der Solution Sets auch im Hinblick auf Lebenszykluskosten

(LCC) und lebenszyklusbezogene Primärenergiebedarf (PE-NR) und Treibhausgasemissionen (GWP)

⌂ Blick in die Zukunft: Wie werden zukünftige Veränderungen im Bereich der Primärenergiefaktoren, Technologieeffizienzen, Energiekosten und Technologiekosten die Solution Sets beeinflussen?

⌂ Analyse von Kosteneinsparungen im Planungs- und Konstruktionsprozess⌂ Information für Bewohner: Vorteile von NZEBs


Projektdefinition NZEB⌂ Projektbeginn vor Koalitionsvereinbarung und jetzigem GEG-Entwurf⌂ Deutsche NZEB-Definition noch nicht vorhanden⌂ Auf EU Plattform Concerted Action wurde das deutsche NZEB von den deutschen

Vertretern auf KfW-Effizienzhausniveau eingeschätzt

⌂ Deshalb: Für CoNZEBs gilt

Deutsches NZEB = KfW-Effizienzhaus 55

Nicht-erneuerbarer Primärenergiebedarf: ⌂ 45 % weniger als das Referenzgebäude der EnEV ⌂ 26 % weniger als die derzeitigen Anforderungen an neue Gebäude. Transmissionswärmetransferkoeffizient:⌂ 30 % geringer als beim Referenzgebäude der EnEV


Startpunkt: Investitionskosten realer MFHKG 300 und KG 400, bezogen auf die Wohnfläche, brutto

Quellen: BKI, ABG Frankfurt Holding, BF Effizienzhaus Plus, weitere Demonstrationsprojekte


Startpunkt: Investitionskosten realer MFH

Land Durchschnittliche Differenz der Investitionskosten für Baukonstruktion und Anlagentechnik (KG 300 + KG 400) zwischen den Gebäudeniveaus

NZEB und energetische Mindestanforderungen

Deutschland 44 €/m² Wohnfläche

Dänemark 65 €/m² Bruttogrundfläche

Italien 229 €/m² Nutzfläche

Slowenien 104 €/m² konditionierte Nettogrundfläche


⌂ Definition des typischen Gebäudes: Deutschland:⌂ 5 Geschosse + Keller⌂ Außenliegendes Treppenhaus⌂ 15 WE, 985 m² NGF, 1.011 m² Wohnfläche

⌂ Definition der typischen NZEB-Lösung: Deutschland:⌂ Gas-Brennwertkessel + 47 m² thermische

Solarkollektoren ⌂ Radiatoren⌂ Zentrale mechanische Abluftanlage⌂ Hüllflächen: H‘T = 0,22 W/m²K

⌂ Wand: 0,10 W/m²K⌂ Fenster: 0,82 W/m²K (g=0,55)⌂ Dach: 0,08 W/m²K⌂ Kellerdecke: 0,20 W/m²K

Kosteneinsparung durch alternative Energiekonzepte


Kosteneinsparung durch alternative Energiekonzepte

Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Konzept 4

• Dezentral elektrische Hei-zung und TWW-Bereitung

• Dezentrale Zu-/Abluft mit WRG

• PV: 17,6 kWp• WRG aus Duschwasser• reduziertes Dämmniveau:

H‘T = 0,31 W/m²K

• Zentrale Zu-/Abluft • Luftheizung mit Luft-Luft-

Wärmepumpe• Dezentral elektrische

TWW-Bereitung • WRG aus Duschwasser• reduziertes Dämmniveau:

H‘T = 0,31 W/m²K

• Zentrale Heizung und TWW-Bereitung aus Fernwärme (fossil KWK)

• Zentrale Abluft• reduziertes Dämmniveau:

H‘T = 0,31 W/m²K

• Zentrale Heizung über zentrale Abluft-Wärme-pumpe (Luft-Wasser) + Gas-Brennwertkessel

• Frischwasser-Stationen• PV: 1,35 kWp• reduziertes Dämmniveau:

H‘T = 0,31 W/m²K


Frankfurter Klimaschutzhaus

Foto © Jochen Müller

Kostengruppen 300 und 400: 1.090 €/m² BGF


Frankfurter Klimaschutzhaus

Schema © Fraunhofer IBP (auf Grundlage des Energie-konzepts von EGS-plan)

Maßnahmen:⌂ 4-Raum-Prinzip + außenl. Erschließung⌂ Kompakte Bauweise⌂ Raumhöhe auf 2,75 m begrenzt⌂ Belichtungstiefe d. Baukörpers 12 - 14 m ⌂ Abstellraum statt Keller⌂ Hohe Flächeneffizienz⌂ Erschließung über Außentreppe +

Balkone (Aufzüge nachrüstbar)⌂ Barrierefreiheit möglich⌂ Sozialer Wohnungsbau – Förderfähigkeit⌂ Statische Optimierung (Schotten)⌂ Haustechnikzentrale im Dachgeschoss⌂ Reduzierte und auf die Gebäudemitte

konzentrierte Technik in den Wohnungen⌂ Heizungsverteilung in Fußbodenleisten⌂ Wärmerückgewinnung aus der

Abluftanlage (Zuluft über Fassade)⌂ Photovoltaik (Mieterstrom)⌂ Frischwasserstation⌂ Verzicht auf Heizungen in Küche und

Abstellraum


Kosteneinsparung durch alternative EnergiekonzepteEnergiekonzept Basis Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Konzept 4

Beschreibung Gas-BWK + solar,Radiatoren, zentr.

Abluft

Dez. elektrische Heizung + TWW, dez. Zu-/Abluft mit WRG, PV,

WRG aus Duschwasser

Zentr. Zu-/Abluft und Luftheizung mit Luft-Luft-WP, dez. elektrisches TWW, WRG aus

Duschwasser

Zentr. Heizung und TWW aus Fernwärme, zentr. Abluft

Zentr. Heizung über zentr.

Abluft-WP (Luft-Wasser-WP) +

Gas-BWK, Frischwasser-Stationen, PV

H‘T [W/m²K] 0,22 0,31 0,31 0,31 0,31Primärenergie[kWh/m²a] 48,85 41,09 48,60 48,39 47,60

Energiekosten[€/m²a] 3,33 6,43 6,91 7,00 4,22

Investitions-kostendifferenz[€/m²]

0 -84 -57 -83 -44

Statischer Break-Even PointInvestitions –Energiekosten [a]

- 27 16 13 49

Energiekennwerte und Kosten bezogen auf Nettogrundfläche


Lebenszyklusbewertung (30 Jahre)

LCA/LCC beinhalten Herstellungsphase und Nutzungsphase

Typisches NZEB: Gas-Brennwertkessel + thermisch solarSS1: dezentral elektrische Heizung + TWW SS2: zentral Luftheizung (Abluft-WP) + dez. el. TWWSS3: zentral Fernwärme (KWK fossil) SS4: zentral Abluft-WP (Luft-Wasser) + Gas-Brennwertkessel

+ Frischwasserstationen

Typical NZEB

SS1

SS2

SS3

SS4


Besser als NZEB (Effizienzhaus Plus)


Besser als NZEB (30 Jahre)Effizienzhaus Plus

LCA/LCC beinhalten Herstellungsphase und Nutzungsphase

Typisches NZEB: Gas-Brennwertkessel + thermisch solarSS1: dezentral elektrische Heizung + TWW SS2: zentral Luftheizung (Abluft-WP) + dez. el. TWWSS3: zentral Fernwärme (KWK fossil) SS4: zentral Abluft-WP (Luft-Wasser) + Gas-Brennwertkessel

+ FrischwasserstationenBesser als NZEB = Effizienzhaus Plus-Standard: zentral Luft-Wasser-WP + Frischwasserstationen + PV

Typical NZEB

Range of NZEB solution sets

Beyond NZEB


⌂ Maßnahmen an der Gebäudehülle und der Anlagentechnik⌂ Italien: große Gasbetonbausteine (48 % Zeit-

einsparung)⌂ Italien: Monoblock-Fenster (20 % Kosteneinsparung,

60 % Zeiteinsparung)⌂ Dänemark: Integration von PV ins Dach (28 % Kosten-

einsparung im Vergleich zu normalem Dach plus PV)⌂ Slowenien: feuchteabhängige Lüftungsregelung

(geringerer Luftwechsel)⌂ Italien: passive Kühlung durch Sonnenschutz,

Dachüberhang und Bäume⌂ Slowenien: kreuzgeschichtete Holzpanele (investiv

teurer aber deutlich kürzere Bauzeit)

© Alpacom S.r.l.

© Xella Italia S.r.l.

Kosteneinsparungen bei Planungs- und Konstruktionsprozessen


⌂ Maßnahmen an der Gebäudehülle und der Anlagentechnik⌂ Deutschland: außenliegende Treppenhäuser

(Daumenregel: Verringerung des A/V-Verhältnis um 0,1 m-1 reduziert den Heizenergiebedarf um 10 kWh/m²a + spart Baukosten von ca. 50 bis 80 €/m²)

Frankfurter Klimaschutzhaus der ABG Frankfurt. © Jochen Müller



⌂ Prozessmaßnahmen⌂ Vorfertigung / modulares Bauen (keine quantitativen Ergebnisse gefunden)⌂ Building Information Modelling – BIM

USP/BauInfoConsult: Arch-Vision – European Architectural Barometer

Case Investment[US$]

BIM cost[US$]

Savings[US$]

Savings[%]

BIM ROI[%]

1 30,000,000 5,000 130,000 0.4 26002 54,000,000 120,000 232,000 0.4 1403 47,000,000 4,300 495,000 1 115604 16,000,000 10,000 64,000 0.4 6405 88,000,000 1,400 6,800 0 9406 47,000,000 90,000 710,000 1.5 7807 58,000,000 3,800 196,000 0.3 51608 82,000,000 20,000 47,500 0 2409 14,000,000 5,000 1,995,000 14 39900

10 32,000,000 1,000 329,000 1 32900Azhar, S. et al.: Building information modeling (BIM): benefits, risks and challenges. Studie der Stanford Universität.

(erste Erfahrungen USA/UK/Hongkong: 1,9 % / 3 % / 7 % Kosteneinsparungen)



Informationen für Bewohner: Vorteile von NZEBs


ZusammenfassungAlternative NZEB-Konzepte: ⌂ Jedes Länderteam hat mindestens 4 alternative NZEB-Konzepte mit geringeren

Investitionskosten als das typische NZEB-Konzept entwickelt⌂ Die Kostendifferenz konnte um 28 % bis zu > 100 % reduziert werden⌂ Deutsche Ergebnisse:

⌂ Investitionskosten: ⌂ Differenzkosten NZEB – Mindestanforderungen EnEV: 44 €/Wohnfläche ⌂ Einsparungen durch die alternativen Energiekonzepte gegenüber dem

typischen NZEB-Konzept: 42 – 82 €/m² Wohnfläche ⌂ Alle alternativen Energiekonzepte führen zu leicht bis deutlich höheren

Energiekosten (typisches NZEB = Gas zum Heizen/TWW)⌂ Lebenszyklusbewertung:

⌂ Alle alternativen NZEB-Konzepte weisen bessere Primärenergieaufwände auf

⌂ Zwei Konzepte weisen geringere Treibhausgasemissionen auf⌂ Zwei Konzepte weisen geringere Lebenszykluskosten auf⌂ Das Konzept mit Fernwärme (KWK fossil) weist bessere Ergebnisse bei

Investitionskosten, LCA und LCC auf


Schlussfolgerungen⌂ CoNZEBs war erfolgreich bei der Identifikation von alternativen kostensparenden

NZEB-Energiekonzepten (Solution Sets) in 4 Ländern⌂ Die Solution Sets sind abhängig von den nationalen Rahmenbedingungen

(typisches NZEB-Konzept) aber sind auch interessant für andere Länder⌂ Das Projekt beschäftigte sich auch mit noch höheren energetischen

Gebäudeniveaus (Nullenergie- und Plusenergiehäuser)⌂ Diese resultieren in höheren Investitionskosten, aber besseren

Lebenszykluskennwerten (Treibhausgase + Primärenergiebedarf), jedoch in den meisten Fällen immer noch höheren Lebenszykluskosten (bei Betrachtungszeit 30 Jahre)

⌂ Derzeit wird der Einfluss von sich in der Zukunft ändernden Parametern untersucht: Primärenergiefaktoren, Technologieeffizienzen, Energiekosten, Technologiepreise, Änderungen in den Bewertungsmethoden, Klimawandel, etc.

⌂ Kosteneinsparungen bei Planungs- und Umsetzungsprozessen beinhalten BIM und vorgefertigtes (serielles) Bauen

⌂ Detaillierte Umfrage bei NZEB-Bewohnern + Broschüre über die Vorteile von NZEBs ⌂ Alle teilnehmenden Wohnbauorganisationen haben sich verpflichtet nur noch

NZEB oder besser zu bauen⌂ Weitere Informationen: www.conzebs.eu

http://www.conzebs.eu/


Folgeveranstaltung

⌂ Fachworkshop CoNZEBs

⌂ ABG nova Frankfurt

⌂ 13. Juni 2019

⌂ Weitere Informationen: www.conzebs.eu und https://www.abgnova.de/


https://www.abgnova.de/


Contact:⌂ Hans Erhorn, Heike Erhorn-Kluttig ⌂ Fraunhofer Institute for Building Physics⌂ Nobelstr. 12, 70569 Stuttgart, Germany⌂ E-mail:

[email protected]

⌂ Website: www.conzebs.eu⌂ All project results to be discussed at

national CoNZEBs events:⌂ Germany:

13.06.19, Frankfurt/Main, Saalbau Gutleut, Veranstalter: ABG Frankfurt

Disclaimer:⌂ The CoNZEBs project has received funding

from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement no. 754046.

⌂ The presentation reflects the author’s view. The Commission is not responsible for any use that may be made of the information it contains.

In Germany, national co-funding is provided by Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit within the research initiative Zukunft Bau (SWD-10.08.18.7-17.33).

mailto:[email protected]


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Rechteinhaberin erfolgen. © 2019 Referent(in) / Veranstalter(in)

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Die Leitveranstaltung der Energiewende in Deutschland fand 2019

vom 20. bis zum 22. Mai im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt.

Weitere Informationen und viele Vortragsunterlagen zu über 390 Vorträgen

aus 58 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner ENERGIETAGE 2019 finden Sie unter

www.energietage.de

Ein Vortrag im Rahmen der

https://www.energietage.de/

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